经典力学体系的建立

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
.
经典力学体系化的知识基础 牛顿和他的力学体系 牛顿时代其它科学的发展 科学观与自然观的变革
.
经典力学体系化的知识基础
欧洲经过16世纪百余年的宗教和政治改革的大变 动之后,到17世纪下半叶进入了一个政治上较为 安宁,经济上趋于繁荣的时期。生产实践为力学研 究提出了许多问题,这就给科学的发展以推动
.
1665年獲得學士學位,但幾個月後,因為淋巴腺鼠疫流 行,大學關閉停課。牛頓便回到烏爾索普,在此後兩年 間,牛頓利用這段被強迫『放假』的時間,認真思考自 然界的規律問題。這兩年也是牛頓自認為一生當中獨創 力的顛峰時期,最重要的發現都是在這一時期完成的; 萬有引力就在此時發現,因而有『烏爾索普的蘋果樹』 的傳說。力學與微積分也都是此段時間發明的;圓與橢 圓部份面積的計算是當時數學家挑戰的難題,居然被25 歲的牛頓解決了。直到1667年初,牛頓帶著一流的研究 成果回到劍橋,當年即被指定為三一學院的研究員,有 了薪水,悉數購買實驗器材,開始製作反射望遠鏡,並 且定居下來。1666年他發現光的散射現象,波長短的藍 光或紫光,通過稜鏡時偏折較多,波長長的紅光,偏折 較少。1668年,他獲得碩士學位。
.
牛顿和他的力学体系
在18世纪及以后的一系列事实,证实了牛顿力学的真理性,从 而得到了广泛的承认。 对证实牛顿万有引力定律有重要意义的事实,一是哈雷慧 星的发现, 二是地球形状的证实,三是关于行星摄动现象的证实。 此外,如关于引力常数G的测定等,也都证实了万有引力定律。 1781年,英国天文学家赫舍尔(1738~1822)发现了天王 星,首次发现了行星的摄动。1799年,法国著名科学家拉普拉 斯(1749~1827)出版了《天体力学》一书,建立了行星运 动的摄动理论和行星的形状的理论,进一步证实了万有引力定 律的正确性。在这之后,人们运用万有引力定律对天王星摄动 现象进行复杂的计算,预言了海王星的存在。1845年发现了海 王星,这是对万有引力定律的有力证明。
.
牛顿和他的力学体系
牛顿力学三定律构成了近代力学的基础,也是近代 物理学的重要支柱。牛顿对于力学的最重要贡献则 是万有引力的发现。 牛顿的力学三定律和万有引力定律把天体运 动定律与地上物体运动定律统一起来,建立起了经 典力学的理论大厦。牛顿把他的力学理论应用于太 阳系,解决了天体力学中的一系列问题。他拿出了 计算太阳质量和行星质量的方法,证明了地球是一 个赤道凸出的扁球,解释了岁差现象,说明了潮汐 的涨落,分析了慧星运动的轨迹和天体摄动现象等
.
经典力学体系化的知识基础
航海迫切需要天文表和计时器
.
经典力学体系化的知识基础
伽利略通过对自由落
体的研究,已经发现
了惯性运动和在重力
作用下的匀加速运动,
奠定了牛顿第一定律
和第二定律的基本思
想。伽利略关于抛物
体运动定律的发现,
来自百度文库
对牛顿万有引力的学
说也有深刻的启示作
用。
.
经典力学体系化的知识基础
1609年,开普勒出版了他的《新 天文学》一书,公布了太阳系行星 运动的两条基本定律: 行星运动第一定律:行星的 轨道为椭圆,太阳在椭圆的一个焦 点上; 行星运动第二定律:在相等 的时间内,行星和太阳的联线所扫 过的面积相等,亦称面积定律。 在这之后,开普勒又发现了 行星运动第三定律:太阳系中任何 两颗行星公转周期的平方比等于它 们轨道半径(半主轴长)的立方比, 亦称周期定律。
开普勒(1571-1630) 德国天文学家。
.
牛頓於1642年的聖誕節十二月廿五日生於英國倫敦北 方兩百公里林肯郡的農村烏爾索普(Woolsthorpe)。 牛頓性格十分內向,勤奮好學。父親經營農場,但在 牛頓出生前三個月就去世了,母親改嫁,與牧師再婚, 幼小的牛頓與祖母相依為命。1661年牛頓就讀劍橋大 學的三一學院(TrinityCollege),由叔父提供學費, 修習數學和物理。大學時代初期沒有特殊表現,後來 在巴羅教授(IsaacBarrow,1630-1677)的指導下才迅 速展露非凡的天份。
.
牛顿和他的力学体系
牛顿对科学的杰出贡献是他建立了经典力学的体系, 这集中地体现在他的著名著作《自然哲学的数学原 理》一书中。1687年出版的这部著作共分三卷, 第一卷分析了物体在向心力作用下的运动,第二卷 分析了物体在阻力介质中的运动。在这两卷中,阐 述了作为力学基础的时间、空间、质量、动量、力 等基本概念,叙述了运动的基本定律,即牛顿力学 三定律,解释了书中所使用的数学问题,并用演绎 方法推演出万有引力定律。第三卷是关于宇宙的构 造,这是用已发现的力学定律去解释哥白尼学说和 天体运动的规律。
推动科学家们研究天体运动规律的另一个原因则是 由于科学自身发展的要求。例哥白尼学说提出了许 多悬而未决的问题。诸如行星运动的轨道形状问题, 为什么行星要沿着一定的轨道绕日运行问题等等。 这些问题的研究并不是出于某种实用的目的,但它 对科学未来的发展却具有极重要的价值。正是这种 研究为近代力学的体系化奠定了知识基础
.
经典力学体系的建立
.
经过许多科学家的努力,在天文学和力学方 面已经积累了丰富的资料。在此基础上,牛 顿实现了天上力学和地上力学的综合,形成 了统一的力学体系。这是人类认识自然历史 的第一次大飞跃和理论大综合。它开辟了一 个新的时代,并对科学发展的进程以及后代 科学家们的思维方式产生了极其深刻的影响。 牛顿力学的建立是科学形态上的重要变革, 标志着近代理论自然科学的诞生,并成为其 他各门自然科学的典范。然而,在十七八世 纪里其他自然科学仍处在积累资料的阶段
.
牛頓的老師巴羅教授是當時頂尖的科學家和數學家,影響牛頓的 光學成就極深。他對於牛頓的研究成果非常驚訝,兩年後,他辭 去教授的職位,讓給牛頓,1669年,年僅27歲的牛頓就當了劍橋 大學的教授。此後,他醉心於化學實驗,包括煉金術在內;直到 1684年哈雷(EdmundHalley,1656-1742)勸他從事理論力學才罷休 。1672年牛頓發表第一篇學術論文,主題是關於光的實驗,登在 [哲學學報]上,盡全力於理論力學的工作,1687年發表了曠世鉅 作[原理(Principia)]一書,1689年牛頓作為大學的代表,當選為 下議院的議員,當時議會通過保護人權的強大法律,確立議會具 有高於君主的地位,牛頓開始參與政治。1695年,牛頓擔任造幣 廠的督察,負責重鑄因內戰而貶值的銀幣,任務完成後,於1699 年擔任總監,一直到1727年逝世為止。牛顿的个人性格乖僻,沉默 寡言,终生末娶.
相关文档
最新文档